基板處理裝置和基板處理方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及在真空氣氛下向基板供給處理氣體來(lái)對(duì)該基板進(jìn)行處理時(shí)，抑制載置臺(tái)上的基板的伴隨著壓力變化的滑動(dòng)。向載置于載置臺(tái)(3)上的晶片(W)供給處理氣體，并且將真空容器(2)內(nèi)的設(shè)定壓力設(shè)定為第一壓力，之后，將設(shè)定壓力變更為比第一壓力低的第二壓力。而且，在變更設(shè)定壓力的同時(shí)，用升降銷(xiāo)(41)使晶片從載置臺(tái)上升。當(dāng)將設(shè)定壓力從第一壓力變更為第二壓力時(shí)，進(jìn)入到載置臺(tái)表面與晶片之間的處理氣體被排出，由于該處理氣體流的作用，載置臺(tái)表面的晶片滑動(dòng)。因此，在變更設(shè)定壓力時(shí)通過(guò)升降銷(xiāo)使晶片從載置臺(tái)上升，利用由3根升降銷(xiāo)的頂端支承晶片。由此，靜摩擦力增大，處理中的載置臺(tái)上的晶片的滑動(dòng)被抑制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基板處理裝置和基板處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及在真空氣氛下向基板供給處理氣體來(lái)對(duì)該基板進(jìn)行處理的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體制造工藝中，為了降低形成于半導(dǎo)體晶片（以下稱(chēng)"晶片"）的配線間的接 觸部的電阻，存在如下工藝:在埋入金屬之前，在孔的內(nèi)側(cè)形成Ti(鈦)膜，并對(duì)其表面進(jìn)行 氮化處理。
[0003] 例如，Ti膜通過(guò)CVD(Chemical vapor deposition:化學(xué)氣相淀積)法形成，在該 CVD法中，將晶片載置在設(shè)置于腔室內(nèi)的兼作下部電極的載置臺(tái)上，使腔室內(nèi)維持在規(guī)定的 真空度，并且從兼作上部電極的噴淋頭供給處理氣體。接著，例如通過(guò)向噴淋頭施加高頻以 產(chǎn)生等離子體，使處理氣體活性化從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其反應(yīng)物在晶片表面堆積，從而進(jìn) 行成膜。
[0004] Ti膜是將作為處理氣體的例如TiCl4氣體和H2氣體供給到腔室內(nèi)，并將它們等離子 體化而成膜的，其表面的氮化處理是通過(guò)向腔室內(nèi)供給作為氮化氣體的例如NH 3氣體來(lái)進(jìn) 行的。
[0005] 在氮化處理結(jié)束之后，為了從腔室內(nèi)排出NH3氣體，腔室內(nèi)的壓力下降，但是此時(shí) 可以看到發(fā)生晶片在載置臺(tái)表面移動(dòng)的晶片滑動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)該現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，堆積在載置臺(tái)表 面的薄膜由于晶片滑動(dòng)導(dǎo)致的摩擦而剝離，從而有可能產(chǎn)生顆粒。
[0006]在進(jìn)行等離子體處理的工藝中，為了抑制等離子體產(chǎn)生時(shí)的異常放電，不能使用 金屬制的機(jī)械卡盤(pán)，在400度以上的工藝中，由于超過(guò)了耐熱溫度，不能使用靜電卡盤(pán)，因此 不能使用卡盤(pán)來(lái)抑制晶片的滑動(dòng)。
[0007] 此外，本
【發(fā)明人】們正在研究通過(guò)反復(fù)進(jìn)行多次Ti膜的成膜處理和氮化處理來(lái)實(shí)現(xiàn) 膜厚的增加。在這種情況下，每次從腔室排出NH 3氣體時(shí)，有可能發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象，除了顆粒的 問(wèn)題之外，還擔(dān)心膜厚的面內(nèi)均勻性惡化。
[0008] 在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，記載有在載置臺(tái)表面的周緣部設(shè)置用于引導(dǎo)晶片的引導(dǎo)環(huán)的構(gòu) 成。根據(jù)這種構(gòu)成，即使在成膜處理中發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象，晶片的移動(dòng)范圍也被限制，因此能夠 在與外部搬送機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行晶片的交接。然而，當(dāng)晶片滑動(dòng)而與引導(dǎo)環(huán)接觸時(shí)，堆積在引導(dǎo) 環(huán)的薄膜剝離，從而有可能產(chǎn)生顆粒。此外，當(dāng)晶片滑動(dòng)得過(guò)于接近引導(dǎo)環(huán)時(shí)，擔(dān)心成膜氣 體的濃度分布發(fā)生不平衡，從而膜厚的面內(nèi)均勻性惡化，或者晶片背面的污染部分地增加。
[0009] 在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，記載有在使晶片上升，使得與載置臺(tái)分開(kāi)規(guī)定距離的狀態(tài)下，對(duì) 氮?dú)膺M(jìn)行等離子體化，從而進(jìn)行氮化處理的例子。在該例子中，通過(guò)使晶片背面?zhèn)戎芫壊糠?與等離子體接觸，在晶片表面的周緣部使有助于氮化的活性種增加，減小晶片的中央部和 周緣部的氮導(dǎo)入量的差，從而實(shí)現(xiàn)面內(nèi)均勻性高的氮化處理。然而，在該例子中，由于沒(méi)有 考慮到處理中的載置臺(tái)上的晶片的滑動(dòng)，因此難以解決本發(fā)明的問(wèn)題。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0012] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2012-72475號(hào)公報(bào):第0020段、圖1等 [0013] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:再公布2009-8474號(hào)公報(bào):第0038、0043~0046段等

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明想要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0015] 本發(fā)明是鑒于以上情況而完成的，其目的在于，提供一種當(dāng)在真空氣氛下向基板 供給處理氣體來(lái)對(duì)該基板進(jìn)行處理時(shí)，抑制載置臺(tái)上的基板的伴隨壓力變化的滑動(dòng)的技 術(shù)。
[0016] 用于解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案
[0017] 因此，本發(fā)明的基板處理裝置在真空氣氛下向基板供給處理氣體來(lái)對(duì)上述基板進(jìn) 行處理，其特征在于，包括：
[0018] 設(shè)置在真空容器內(nèi)的基板的載置臺(tái)；
[0019]向上述真空容器內(nèi)供給處理氣體的氣體供給部；
[0020] 對(duì)上述真空容器內(nèi)進(jìn)行真空排氣的真空排氣部；
[0021] 升降部件，其在從上述載置臺(tái)的表面突出到上方的上升位置和與該表面的高度相 同或比該表面的高度低的下降位置之間進(jìn)行升降，并且以保持上述載置臺(tái)上的基板的方式 使上述基板升降；和
[0022] 控制部，其輸出控制信號(hào)以執(zhí)行以下步驟：
[0023]第一步驟，向載置于上述載置臺(tái)上的基板供給處理氣體，并且將真空容器內(nèi)的設(shè) 定壓力設(shè)定為第一壓力;第二步驟，在上述第一步驟之后，將上述設(shè)定壓力變更為比第一壓 力低的第二壓力;和第三步驟，在上述第一步驟之后，在將設(shè)定壓力變更為第二壓力之前或 變更的同時(shí)，用上述升降部件使基板從載置臺(tái)上升。
[0024]本發(fā)明的基板處理方法在真空氣氛下向基板供給處理氣體來(lái)對(duì)上述基板進(jìn)行處 理，其特征在于，包括：
[0025]將基板載置于設(shè)置在真空容器內(nèi)的基板的載置臺(tái)的步驟；
[0026]第一步驟，向載置于上述載置臺(tái)上的基板供給處理氣體，并且將真空容器內(nèi)的設(shè) 定壓力設(shè)定為第一壓力；
[0027]第二步驟，在上述第一步驟之后，將上述設(shè)定壓力變更為比第一壓力低的第二壓 力;和
[0028]第三步驟，在上述第一步驟之后，在將設(shè)定壓力變更為第二壓力前或變更的同時(shí)， 用升降部件使基板從載置臺(tái)上升。
[0029] 本發(fā)明的存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有在維持真空氣氛的同時(shí)，向載置于真空容器內(nèi)的載置臺(tái) 的基板供給處理氣體來(lái)對(duì)上述基板進(jìn)行處理的基板處理裝置使用的計(jì)算機(jī)程序，其特征在 于：
[0030] 上述計(jì)算機(jī)程序組成有步驟以使得執(zhí)行上述基板處理方法。
[0031] 發(fā)明效果
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，在真空氣氛下向基板供給處理氣體來(lái)對(duì)上述基板進(jìn)行處理時(shí)，向載 置在載置臺(tái)上的基板供給處理氣體，并且將真空容器內(nèi)的設(shè)定壓力設(shè)定為第一壓力，之后， 將上述設(shè)定壓力變更為比第一壓力低的第二壓力。而且，在變更上述設(shè)定壓力前或變更的 同時(shí)，使基板從載置臺(tái)上升。
[0033] 在將設(shè)定壓力從第一壓力變更為第二壓力時(shí)，已進(jìn)入到載置臺(tái)與基板之間的處理 氣體被排出，該處理氣體流作用于載置臺(tái)表面的基板。當(dāng)在變更設(shè)定壓力時(shí)用升降部件使 基板從載置臺(tái)上升時(shí)，上述基板難以受到上述處理氣體流的影響，能夠抑制處理期間的載 置臺(tái)上的基板的滑動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的縱截面圖。
[0035] 圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的縱截面圖。
[0036] 圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的縱截面圖。
[0037] 圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的縱截面圖。
[0038]圖5是表示在基板處理裝置中實(shí)施的成膜處理的一例的步驟圖。
[0039] 圖6是表示評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的特性圖。
[0040] 圖7是表示評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的特性圖。
[0041]圖8是表示評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的特性圖。
[0042]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0043] 2 真空容器
[0044] 24 真空排氣部
[0045] 3 載置臺(tái)
[0046] 41 升降銷(xiāo)
[0047] 44 升降機(jī)構(gòu)
[0048] 5 氣體供給部
[0049] 1〇〇 控制部。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0051] 以下參照?qǐng)D1說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的構(gòu)成例。該基板處理裝置 是實(shí)施例如通過(guò)等離子體CVD形成Ti膜的處理的裝置的裝置，并且包括密封的大致圓筒狀 的真空容器2。
[0052] 在真空容器2的底部的中央部形成有向下方突出的例如圓筒狀的排氣室21，與排 氣室21例如在側(cè)面連接有排氣路徑22。該排氣路徑22經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)部23與真空排氣部24連 接，該壓力調(diào)節(jié)部23具有由例如蝶形閥構(gòu)成的壓力調(diào)節(jié)閥等，真空容器2內(nèi)構(gòu)成為能夠減壓 到規(guī)定的真空壓力。此外，在真空容器2的側(cè)面形成有用于在與未圖示的搬送室之間進(jìn)行晶 片W的搬入搬出的搬送口 25，該搬送口 25構(gòu)成為能夠通過(guò)閘閥26打開(kāi)和關(guān)閉。
[0053]在真空容器2內(nèi)設(shè)置有用于大致水平地保持晶片W的載置臺(tái)3,該載置臺(tái)3以由例如 圓筒狀的支承部件31支承下表面中央的狀態(tài)進(jìn)行配置。載置臺(tái)3由例如氮化鋁(A1N)等的陶 瓷構(gòu)成，并且其表面用例如鎳(Ni)等覆蓋。載置臺(tái)3的表面的算術(shù)平均表面粗糙度被設(shè)定為 例如10M1以上，在載置臺(tái)3表面的周緣部設(shè)置有用于引導(dǎo)晶片W的引導(dǎo)環(huán)32。作為載置臺(tái)3， 能夠使用例如氮化鋁單體的陶瓷，也能夠由鎳那樣的金屬材料構(gòu)成整個(gè)載置臺(tái)。
[0054] 算術(shù)平均表面粗糙度（以下稱(chēng)"平均表面粗糙度Ra"）是，從粗糙曲線沿其平均線的 方向僅抽取基準(zhǔn)長(zhǎng)度1，將基準(zhǔn)長(zhǎng)度1的平均線的方向設(shè)為X軸，將縱向放大率的方向設(shè)為Y 軸，將從基準(zhǔn)長(zhǎng)度1的平均線到測(cè)定曲線的偏差的絕對(duì)值進(jìn)行合計(jì)，并取平均而得到的值。 如果用y = f(x)表示粗糙度曲線，則通過(guò)下式求取。
[0055]
[0056]此外，在載置臺(tái)3埋設(shè)有例如接地的下部電極33,并且在該下部電極33的下方埋入 有加熱機(jī)構(gòu)34,基于來(lái)自后述的控制部100的控制信號(hào)，通過(guò)從未圖示的電源部供電，晶片W 被加熱到設(shè)定溫度，例如400度以上的溫度。另外，在由金屬構(gòu)成整個(gè)載置臺(tái)3的情況下，由 于整個(gè)載置臺(tái)用作下部電極，因此未必需要埋設(shè)下部電極33。
[0057]并且，在載置臺(tái)3設(shè)置有3根以上(例如3根)的升降銷(xiāo)41，升降銷(xiāo)構(gòu)成用于保持載置 臺(tái)3上的晶片W以進(jìn)行升降的升降部件。這些升降銷(xiāo)41由例如氧化鋁(Al2〇3)等的陶瓷、石英 構(gòu)成。升降銷(xiāo)41的下端安裝有共同的支承板42,該支承板42經(jīng)由升降軸43與設(shè)置于真空容 器2外部的例如由氣缸構(gòu)成的升降機(jī)構(gòu)44連接。
[0058]例如，升降機(jī)構(gòu)44被設(shè)置于排氣室21的下部，在形成于排氣室21的下表面的升降 軸43用的開(kāi)口部211與升降機(jī)構(gòu)44之間設(shè)置有波紋管體45。另外，支承板42被設(shè)定為能夠與 載置臺(tái)3的支承部件31不干涉地進(jìn)行升降的形狀。
[0059]這樣，升降銷(xiāo)41被構(gòu)成為，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)44,在從載置臺(tái)3的表面向上方突出的上 升位置和與載置臺(tái)3的表面的高度相同或更低的下降位置之間自由升降。
[0060] 作為上升位置，存在例如在與外部搬送機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行晶片W的交接時(shí)的交接位置 (圖2所示的位置）、以及如后述那樣在真空容器2內(nèi)的設(shè)定壓力被變更時(shí)使晶片W從載置臺(tái)3 表面上升的位置（圖4所示的位置）。以下，將圖2所示的位置作為交接位置，將圖4所示的位 置作為上升位置，繼續(xù)進(jìn)行說(shuō)明。下降位置是如圖1和圖3所示晶片W被載置于載置臺(tái)3時(shí)的 位置。
[0061] 在真空容器2的頂部27隔著絕緣部件28設(shè)置有構(gòu)成上部電極的氣體供給部5。該氣 體供給部5經(jīng)由匹配器511與高頻電源部51連接，通過(guò)從高頻電源部51向氣體供給部5供給 例如450kHz的高頻(RF)，在構(gòu)成氣體供給部5的上部電極與下部電極33之間產(chǎn)生高頻電場(chǎng)。
[0062] 氣體供給部5具有中空狀的氣體供給室52,在氣體供給室52的下表面例如均勻地 配置有用于向真空容器2內(nèi)分散供給處理氣體的多個(gè)孔53。此外，在氣體供給部5的例如氣 體供給室52的上方側(cè)埋設(shè)有加熱機(jī)構(gòu)54,基于來(lái)自后述的控制部100的控制信號(hào)，通過(guò)從未 圖示的電源部向加熱機(jī)構(gòu)54供電，加熱到設(shè)定溫度。
[0063]在氣體供給室52設(shè)置有氣體供給路徑6,在該氣體供給路徑6的上游側(cè)連接有多個(gè) 氣體供給源61~64。在該例子中，氣體供給源61是作為T(mén)i化合物氣體的TiCU氣體的供給 源，氣體供給源62是作為還原氣體的氫(H 2)氣體的供給源，氣體供給源63是作為氮化用氣 體的氨(NH3)氣體的供給源，氣體供給源64是氬(Ar)氣體的供給源。在該實(shí)施方式中，TiCl 4 氣體和出氣體相當(dāng)于成膜用氣體，將這些成膜用氣體和氮化用氣體稱(chēng)為處理氣體。
[0064] 這些氣體供給源61~64分別通過(guò)包括閥VI~V4和質(zhì)量流量控制器Ml~M4的供給 路徑611、621、631、641，與共同的氣體供給路徑6連接。這些閥VI~V4、質(zhì)量流量控制器Ml~ M4構(gòu)成為，能夠根據(jù)來(lái)自后述的控制部100的控制信號(hào)進(jìn)行氣體流量和供給切斷的控制。
[0065] 基板處理裝置具有用于進(jìn)行整個(gè)裝置的動(dòng)作的控制的、由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制部 100,在該控制部100設(shè)置有存儲(chǔ)執(zhí)行后述的成膜處理程序的程序存儲(chǔ)部101。程序包含處理 方案等的軟件。該程序?qū)⒖刂菩盘?hào)發(fā)送到裝置的各部分從而控制動(dòng)作，并且以執(zhí)行后述的 各處理的方式組成有步驟組。該程序從硬盤(pán)、光盤(pán)、磁光盤(pán)、存儲(chǔ)卡、軟盤(pán)等存儲(chǔ)介質(zhì)安裝到 控制部100內(nèi)。
[0066] 此外，在程序存儲(chǔ)部101存儲(chǔ)有輸出執(zhí)行后述的第一步驟、第二步驟和第三步驟的 控制信號(hào)的程序、以及以反復(fù)進(jìn)行多次包含第一步驟和第二步驟的序列的方式輸出控制信 號(hào)的程序。
[0067] 第一步驟是向載置于載置臺(tái)3上的晶片W供給處理氣體，并且將真空容器2的設(shè)定 壓力設(shè)定為第一壓力的步驟，第二步驟是在第一步驟之后，將真空容器2的設(shè)定壓力變更為 比第一壓力低的第二壓力的步驟。此外，第三步驟是在第一步驟之后，在變更真空容器2的 設(shè)定壓力的同時(shí)，通過(guò)升降銷(xiāo)41使晶片W從載置臺(tái)3上升的步驟。
[0068]接著，參照?qǐng)D2~圖5說(shuō)明在該基板處理裝置中實(shí)施的成膜處理。圖5是關(guān)于TiCl4 氣體等的處理氣體、真空容器2內(nèi)的設(shè)定壓力和升降銷(xiāo)41的高度位置，示意性地表示了成膜 處理的經(jīng)過(guò)的圖。因此，雖然橫軸表示時(shí)間，但是與實(shí)際的處理時(shí)間沒(méi)有關(guān)系，僅是出于方 便而劃區(qū)記載。
[0069]關(guān)于處理氣體，將向真空容器2內(nèi)供給的狀態(tài)作為"工作"，停止供給的狀態(tài)作為 "停止"。設(shè)定壓力僅記載第一壓力和第二壓力，TiCl4氣體導(dǎo)入時(shí)或搬出時(shí)等的壓力省略記 載。升降銷(xiāo)41的高度位置，有交接位置、上升位置和下降位置這三個(gè)高度位置。
[0070] 首先，如圖2所示，在通過(guò)未圖示的外部搬送機(jī)構(gòu)將晶片W搬入真空容器2內(nèi)之后， 通過(guò)使升降銷(xiāo)41上升到交接位置，從外部搬送機(jī)構(gòu)將晶片W接受到升降銷(xiāo)41上。接著，在使 搬送機(jī)構(gòu)退出之后，通過(guò)使升降銷(xiāo)41下降到圖3所示的下降位置，將晶片W載置在載置臺(tái)3 上。另一方面，當(dāng)在真空容器2中外部搬送機(jī)構(gòu)退出時(shí)，將閘閥26關(guān)閉，執(zhí)行上述的第一步 驟。
[0071] 載置臺(tái)3和氣體供給部4通過(guò)加熱機(jī)構(gòu)34、54進(jìn)行加熱，晶片W因?yàn)楸惠d置于載置臺(tái) 3上，所以被加熱到400度以上的溫度。例如，晶片W的處理溫度是450度。此外，真空容器2內(nèi) 通過(guò)真空排氣部24設(shè)定為設(shè)定壓力。接著，如圖3和圖5所示，將作為成膜用氣體的TiCl 4氣 體、Ar氣體和H2氣體經(jīng)由氣體供給部5供給到真空容器2內(nèi)，并且從高頻電源部51將高頻供 給到氣體供給部5。由此，因?yàn)橛蓸?gòu)成氣體供給部5的上部電極和下部電極33形成平行平板 電極，所以產(chǎn)生電容耦合等離子體。這樣，TiCl 4氣體和H2氣體被活性化從而進(jìn)行反應(yīng)，在晶 片W表面形成Ti膜。
[0072]接著，如圖5所示，停止TiCl4氣體、Ar氣體和H2氣體的供給，并且停止向氣體供給部 5的高頻的供給，對(duì)真空容器2內(nèi)進(jìn)行排氣，從而將TiCl4、Ar氣體和出氣體從真空容器2內(nèi)排 出。
[0073]接著，將真空容器2內(nèi)設(shè)定為第一壓力，向真空容器2內(nèi)供給NH3氣體、Ar氣體和H2氣 體，從而進(jìn)行氮化Ti膜表面的處理。第一壓力是比向真空容器2內(nèi)供給TiCl4氣體和H2氣體時(shí) 的設(shè)定壓力高的壓力，例如為400Pa。通過(guò)該NH 3氣體的供給，Ti膜被氮化，在其表面形成TiN (氮化鈦)膜。此外，Ar氣體和H2氣體是作為NH3氣體的載體氣體，為了在晶片上均勻地供給原 料氣體，還為了NH 3氣體的分壓調(diào)節(jié)而供給的。在該例子中，利用NH3氣體進(jìn)行的氮化處理是 在沒(méi)有產(chǎn)生等離子體的情況下進(jìn)行的，但是也可以將NH3氣體等離子體化從而進(jìn)行該處理。
[0074]這樣，在進(jìn)行了氮化處理之后，例如如圖5所示，停止順3氣體的供給，排出NH3氣體， 執(zhí)行將真空容器2的設(shè)定壓力變更為比第一壓力低的第二壓力的第二步驟。該第二壓力是 比第一壓力低l〇〇Pa以上的壓力，是所謂的臨界狀態(tài)，例如是壓力調(diào)節(jié)部23設(shè)定的壓力的設(shè) 定范圍的最小壓力。此時(shí)的壓力例如為150Pa。在該例子中，基于處理方案，通過(guò)從控制部 100輸出的控制信號(hào)由壓力調(diào)節(jié)部23設(shè)定為第二壓力。另外，第二壓力也可以是將包含壓力 調(diào)節(jié)部23的壓力調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)到最大的狀態(tài)。
[0075]并且，在第一步驟之后，執(zhí)行在變更真空容器2的設(shè)定壓力的同時(shí)，通過(guò)升降銷(xiāo)41 使晶片W從載置臺(tái)3上升的第三步驟。在第三步驟中，升降銷(xiāo)41上升到上升位置，該上升位置 是晶片W通過(guò)升降銷(xiāo)41從載置臺(tái)3表面被充分抬起了的位置即可。例如，晶片下表面和載置 臺(tái)3表面的距離分開(kāi)0.5mm以上即可，也可以是與晶片的交接位置相同的高度位置。
[0076]接著，保持將真空容器2內(nèi)設(shè)定為第二壓力，停止Ar氣體和H2氣體的供給，使真空 容器2內(nèi)的排氣持續(xù)規(guī)定時(shí)間之后，第一次成膜處理結(jié)束。此后，執(zhí)行第二次Ti膜的成膜處 理和氮化處理以及第三次Ti膜的成膜處理和氮化處理，反復(fù)進(jìn)行多次(在該例子中為3次） 包含第一步驟和第二步驟的序列。第二次和第三次成膜處理的序列和工藝條件與第一次成 膜處理相同。
[0077]第二次成膜處理，例如如圖5所示，在第一次成膜處理結(jié)束之后，將升降銷(xiāo)41下降 到下降位置，執(zhí)行上述的第一步驟。即，供給TiCl4氣體、Ar氣體和H2氣體，并且在真空容器2 內(nèi)生成等離子體，在晶片W表面形成Ti膜。接著，在排出TiCl4氣體、Ar氣體和出氣體之后，將 真空容器2內(nèi)設(shè)定為第一壓力，供給NH 3氣體、Ar氣體和H2氣體，從而將Ti膜的表面氮化。在第 一步驟之后，停止NH3氣體的供給，執(zhí)行將真空容器2的設(shè)定壓力變更為比第一壓力低的第 二壓力的第二步驟，以及在變更真空容器2的設(shè)定壓力的同時(shí)，通過(guò)升降銷(xiāo)41使晶片W從載 置臺(tái)3上升的第三步驟。接著，保持將真空容器2內(nèi)設(shè)定為第二壓力，停止Ar氣體和H 2氣體的 供給，使真空容器2內(nèi)的排氣持續(xù)規(guī)定時(shí)間之后，第二次成膜處理結(jié)束。此后，也同樣地進(jìn)行 第三次Ti膜的成膜處理和氮化處理。
[0078]在第三次成膜處理結(jié)束之后，即在第三次成膜處理中，保持將真空容器2內(nèi)設(shè)定為 第二壓力，停止Ar氣體和H2氣體的供給，使真空容器2內(nèi)的排氣持續(xù)規(guī)定時(shí)間之后，將真空 容器2內(nèi)的設(shè)定壓力設(shè)定為晶片W搬出時(shí)的壓力。接著，使升降銷(xiāo)41上升到交接位置后，打開(kāi) 閘閥26，從而使外部搬送機(jī)構(gòu)進(jìn)入，接著通過(guò)使升降銷(xiāo)41下降，將晶片W交接到搬送機(jī)構(gòu)，從 真空容器2搬出晶片W。
[0079]根據(jù)上述實(shí)施方式，因?yàn)樵趯⒄婵杖萜?的設(shè)定壓力向比第一壓力低的第二壓力 變更的同時(shí)，通過(guò)升降銷(xiāo)41使晶片W從載置臺(tái)3上升，所以能夠抑制由于壓力變化而導(dǎo)致的 載置臺(tái)3上的晶片W的滑動(dòng)。
[0080] 當(dāng)真空容器2內(nèi)的設(shè)定壓力從第一壓力被減壓到第二壓力時(shí)，已進(jìn)入到載置臺(tái)3的 表面與晶片W之間的處理氣體被排出，該處理氣體流作用于載置臺(tái)3表面的晶片W，從而產(chǎn)生 晶片W的滑動(dòng)。
[0081] 與此相對(duì)，如本實(shí)施方式那樣，當(dāng)在變更設(shè)定壓力的同時(shí)通過(guò)升降銷(xiāo)41使晶片W從 載置臺(tái)3上升時(shí)，晶片W成為與升降銷(xiāo)41的頂端點(diǎn)接觸的狀態(tài)。因此，與通過(guò)面接觸而支承于 載置臺(tái)3的情況相比，施加到支承點(diǎn)的負(fù)荷變大，靜摩擦力增大，所以晶片W開(kāi)始移動(dòng)時(shí)需要 較大的力。因此，即使由于壓力變化而對(duì)晶片W施加一定程度的力，也能夠抑制載置臺(tái)3上的 晶片W的滑動(dòng)。
[0082] 換句話說(shuō)，當(dāng)在變更設(shè)定壓力的同時(shí)通過(guò)升降銷(xiāo)41將晶片W從載置臺(tái)3抬起時(shí)，晶 片W變得難以受到處理氣體流的作用，載置臺(tái)3上的晶片W的滑動(dòng)被抑制。并且，當(dāng)增加將晶 片W從載置臺(tái)3抬起時(shí)的抬起量時(shí)，載置臺(tái)3與晶片W背面之間的空間變大，所以處理氣體流 的影響進(jìn)一步變?nèi)?。這種晶片W的滑動(dòng)抑制方法，不僅可以在設(shè)定壓力的變更時(shí)使用，而且 可以在大幅變更處理氣體的流量時(shí)使用。
[0083] 這樣，因?yàn)槟軌蛞种凭琖的滑動(dòng)，所以能夠防止由于載置臺(tái)3上的晶片W的滑動(dòng)而 導(dǎo)致的顆粒產(chǎn)生。此外，能夠抑制由于晶片滑動(dòng)得過(guò)于接近引導(dǎo)環(huán)32的情況，因此能夠抑制 成膜氣體的濃度分布不平衡并能夠抑制膜厚的面內(nèi)均勻性的惡化，并且也能夠抑制晶片背 面的污染部分地增加。
[0084] 并且，在上述實(shí)施方式中，因?yàn)榉磸?fù)多次地實(shí)施成膜處理，所以能夠在確保面內(nèi)均 勻性的狀態(tài)下增加 Ti膜的膜厚。本
【發(fā)明人】們認(rèn)識(shí)到，在實(shí)現(xiàn)Ti膜的厚膜化時(shí)，與上述處理相 比，在用一次成膜處理并延長(zhǎng)處理時(shí)間的情況下，膜厚的面內(nèi)均勻性劣化，膜厚難以增加。 其理由被推測(cè)是因?yàn)?，在長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行一次成膜處理的情況下，反應(yīng)生成物附著于真空容器2 的內(nèi)壁，H 2氣體被那些反應(yīng)生成物消耗。與此相對(duì)，在反復(fù)多次進(jìn)行成膜處理的情況下，通 過(guò)在各次Ti膜的成膜處理期間供給NH 3氣體，能夠抑制由反應(yīng)生成物引起的H2氣體的消耗， 因此能夠抑制膜厚的面內(nèi)均勻性的劣化，并且實(shí)現(xiàn)厚膜化。
[0085]在實(shí)施多次成膜處理時(shí)，雖然從第一壓力向第二壓力的壓力變化重復(fù)進(jìn)行，但是 因?yàn)橥ㄟ^(guò)利用升降銷(xiāo)41使晶片W上升，晶片W的滑動(dòng)被抑制，所以抑制了膜厚的面內(nèi)均勻性 的降低。即，當(dāng)載置臺(tái)3上的晶片W滑動(dòng)時(shí)，每次成膜處理向晶片W供給的氣體濃度的面內(nèi)分 布變化，所以膜厚的面內(nèi)均勻性降低，但是因?yàn)橐种屏司琖的滑動(dòng)，所以沒(méi)有發(fā)生這種事 情的危險(xiǎn)。
[0086]并且，通過(guò)將載置臺(tái)3的表面的平均表面粗糙度Ra設(shè)定為ΙΟμπι以上，能夠進(jìn)一步抑 制壓力變化時(shí)的晶片W的滑動(dòng)。通過(guò)這樣將平均表面粗糙度Ra設(shè)定為1 Ομπι以上，對(duì)晶片W的 靜摩擦力變大，在開(kāi)始移動(dòng)晶片W時(shí)需要較大的力。
[0087]除了在將真空容器2內(nèi)的壓力從第一壓力變更為第二壓力時(shí)之外，在向真空容器2 內(nèi)導(dǎo)入TiCl4氣體和Η2氣體，接著將這些氣體排出時(shí)或在導(dǎo)入ΝΗ3氣體時(shí)等，都存在真空容器 2內(nèi)的壓力變化，在該壓力變化時(shí)存在晶片W滑動(dòng)的危險(xiǎn)。此外，在通過(guò)升降銷(xiāo)41抬起晶片W 時(shí)，也存在晶片W由于施加到晶片W的沖擊力而滑動(dòng)的危險(xiǎn)。因此，通過(guò)使載置臺(tái)3的表面變 粗糙，能夠抑制在某些力作用于晶片W的情況下載置臺(tái)3上的晶片W的滑動(dòng)。如上述基板處理 裝置那樣在進(jìn)行高溫等離子體處理的工藝中，不能使用金屬制的機(jī)械卡盤(pán)和靜電卡盤(pán)，因 此通過(guò)本發(fā)明的方法抑制處理中的晶片的滑動(dòng)是有效的。
[0088]在此，針對(duì)通過(guò)升降銷(xiāo)41使晶片W上升的時(shí)序進(jìn)行說(shuō)明。首先，在供給成膜用氣體 時(shí)，需要晶片載置于載置臺(tái)3上。當(dāng)在供給成膜用氣體時(shí)使晶片從載置臺(tái)3上浮時(shí)，不僅在將 成膜用氣體等離子體化時(shí)容易發(fā)生異常放電，而且在晶片背面也形成膜，成為顆粒的產(chǎn)生 原因。
[0089]此外，自氮化用氣體的供給起的規(guī)定時(shí)間期間，需要將晶片載置于載置臺(tái)3上。氮 化用氣體還有消耗進(jìn)入到載置臺(tái)3表面與晶片背面之間的成膜用氣體和附著于真空容器2 內(nèi)的成膜用氣體的作用，因此當(dāng)在氮化用氣體的供給不充分的狀態(tài)下使晶片從在載置臺(tái)3 上浮時(shí)，成膜用氣體進(jìn)入到晶片的背面?zhèn)?，成為污染晶片背面的原因?br>[0090] 因此，通過(guò)升降銷(xiāo)41使晶片W從載置臺(tái)3上升的第三步驟，可以在第一步驟之后將 設(shè)定壓力從第一壓力變更為第二壓力之前，"第一步驟之后"也包括第一步驟即將結(jié)束前的 情況。當(dāng)以上述成膜處理為例時(shí)，可以是：向真空容器2內(nèi)供給NH 3氣體，經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，使 升降銷(xiāo)41上升到上升位置，接著停止NH3氣體的供給，將設(shè)定壓力從第一壓力變更為第二壓 力。自供給順 3氣體后起的規(guī)定時(shí)間是，為了通過(guò)NH3氣體消耗進(jìn)入到載置臺(tái)3與晶片W之間的 TiCl4氣體和H2氣體以及附著于真空容器2內(nèi)的TiCl4氣體和H2氣體所必要的時(shí)間。
[0091] 在以上中，也可以是，通過(guò)例如設(shè)置于真空容器外部的升降機(jī)構(gòu)升降自由地設(shè)置 載置臺(tái)，并且固定地設(shè)置作為升降部件的升降銷(xiāo)的高度位置。因此，升降部件在從載置臺(tái)的 表面向上方突出的上升位置和與該表面的高度相同或更低的下降位置之間進(jìn)行升降還包 括，相對(duì)于載置臺(tái)相對(duì)地進(jìn)行升降的情況。并且，也可以分開(kāi)設(shè)置升降部件和用于在外部搬 送機(jī)構(gòu)與載置臺(tái)之間進(jìn)行基板的交接的升降銷(xiāo)。
[0092] 此外，對(duì)基板的處理不限于CVD，可以是ALD(Atomic Layer Deposition:原子層沉 積)處理，也可以是蝕刻處理。并且，也能夠適用于處理溫度為400度以下的工藝、在真空容 器內(nèi)不產(chǎn)生等離子體的工藝。
[0093] 并且，在基板被搬入真空容器內(nèi)之后直到該基板被搬出真空容器為止的期間反復(fù) 進(jìn)行多次包含前述的第一步驟和第二步驟的序列的情況下，不限于各個(gè)處理是相同的處 理。例如，第一次處理中的第一步驟和第二步驟以及第二次處理中的第一步驟和第二步驟 可以是處理氣體或第一壓力和第二壓力彼此不同的步驟。
[0094]【實(shí)施例】
[0095] 針對(duì)關(guān)于本發(fā)明進(jìn)行了的評(píng)價(jià)試驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。將上述基板處理裝置的載置臺(tái)表面 的平均表面粗糙度Ra設(shè)為ΙΟμπι，對(duì)按圖5所示的序列形成有Ti膜時(shí)的晶片W的滑動(dòng)量進(jìn)行評(píng) 價(jià)(實(shí)施例1)。關(guān)于處理氣體的種類(lèi)、第一壓力和第二壓力、第三步驟中的升降銷(xiāo)41的上升 位置，如上所述。此外，關(guān)于晶片W的滑動(dòng)量，在按圖5所示的序列完成第三次成膜處理并將 晶片W搬出真空容器2后的時(shí)刻，通過(guò)設(shè)置于與處理容器2連接的未圖示的搬送容器的位置 傳感器進(jìn)行評(píng)價(jià)。借助該位置傳感器，通過(guò)測(cè)定晶片W的中心位置，評(píng)價(jià)由于向載置臺(tái)3進(jìn)行 傳送和載置而導(dǎo)致晶片W的中心位置偏移多少。另外，載置于載置臺(tái)3前的晶片W的中心位 置，在搬入真空容器2之前預(yù)先通過(guò)位置傳感器進(jìn)行測(cè)定。評(píng)價(jià)的晶片W的個(gè)數(shù)大約為400 片。
[0096] 此外，還針對(duì)將載置臺(tái)表面的表面粗糙度Ra設(shè)為2μπι，按圖5所示的序列形成Ti膜 時(shí)(實(shí)施例2)，進(jìn)行了同樣的評(píng)價(jià)。并且，還針對(duì)將載置臺(tái)表面的表面粗糙度Ra設(shè)為2μπι，在 第三步驟中不通過(guò)升降銷(xiāo)41抬起晶片W，而是保持將晶片W載置于載置臺(tái)3上排出ΝΗ 3氣體時(shí) (比較例1)，進(jìn)行了同樣的評(píng)價(jià)。
[0097] 關(guān)于該結(jié)果，分別在圖6、圖7、圖8中示意性地示出實(shí)施例1、實(shí)施例2、比較1的實(shí)際 數(shù)據(jù)的一部分。在圖6~圖8中，橫軸表不X方向的偏移量(mm)，縱軸表不Υ方向的偏移量 (mm)。X方向和Y方向的偏移量都是以0的位置為載置臺(tái)3表面的中心位置來(lái)繪制晶片的中心 位置。
[0098] 通過(guò)比較例1和實(shí)施例2的比較可以看出，在比較例1中，多發(fā)生偏移量為1mm以上 的大幅滑動(dòng)，與此相對(duì)，在實(shí)施例2中，偏移量變得非常小。由此可以看出，通過(guò)在將真空容 器2內(nèi)的設(shè)定壓力從第一壓力變更為第二壓力時(shí)用升降銷(xiāo)41抬起晶片W，在整個(gè)成膜處理中 載置臺(tái)3上的晶片W的滑動(dòng)被抑制，本發(fā)明的效果得到確認(rèn)。
[0099]并且，通過(guò)實(shí)施例1和實(shí)施例2的比較可以看出，與實(shí)施例2相比，在實(shí)施例1中，偏 移量大幅減小，晶片的偏移量落入〇. 5_以內(nèi)。由此能夠確認(rèn)，通過(guò)將載置臺(tái)3表面的表面粗 糙度Ra設(shè)定為10M1，載置臺(tái)3上的晶片W的滑動(dòng)進(jìn)一步被抑制。因此，能夠理解，能夠有效地 抑制將真空容器2內(nèi)的設(shè)定壓力從第一壓力變更為第二壓力時(shí)的壓力變化以外的壓力變化 或通過(guò)升降銷(xiāo)41抬起晶片W時(shí)發(fā)生的晶片W的滑動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基板處理裝置，其用于在真空氣氛下向基板供給處理氣體來(lái)對(duì)所述基板進(jìn)行處 理，所述基板處理裝置的特征在于，包括： 設(shè)置在真空容器內(nèi)的基板的載置臺(tái)； 向所述真空容器內(nèi)供給處理氣體的氣體供給部； 對(duì)所述真空容器內(nèi)進(jìn)行真空排氣的真空排氣部； 升降部件，其在從所述載置臺(tái)的表面突出到上方的上升位置和與該表面的高度相同或 比該表面的高度低的下降位置之間進(jìn)行升降，并且以保持所述載置臺(tái)上的基板的方式使所 述基板升降;和 控制部，其輸出控制信號(hào)以執(zhí)行以下步驟： 第一步驟，向載置于所述載置臺(tái)上的基板供給處理氣體，并且將真空容器內(nèi)的設(shè)定壓 力設(shè)定為第一壓力； 第二步驟，在所述第一步驟之后，將所述設(shè)定壓力變更為比第一壓力低的第二壓力;和 第三步驟，在所述第一步驟之后，在將設(shè)定壓力變更為第二壓力之前或變更的同時(shí)，用 所述升降部件使基板從載置臺(tái)上升。2. 如權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于： 所述第二壓力是壓力的設(shè)定范圍內(nèi)的最小的壓力。3. 如權(quán)利要求1或2所述的基板處理裝置，其特征在于： 所述第二壓力和第一壓力的壓力差為IOOPa以上。4. 如權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的基板處理裝置，其特征在于： 所述控制部輸出控制信號(hào)，以使得在基板被搬入真空容器內(nèi)之后直到該基板被搬出真 空容器為止的期間，反復(fù)進(jìn)行多次包含第一步驟和第二步驟的流程。5. 如權(quán)利要求4所述的基板處理裝置，其特征在于： 所述第一步驟是向基板供給用于形成薄膜的成膜用氣體，接著供給用于將薄膜氮化的 氮化用氣體的步驟， 所述第一壓力是供給氮化用氣體時(shí)的壓力。6. 如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的基板處理裝置，其特征在于： 所述升降部件是用于在外部的搬送機(jī)構(gòu)與載置臺(tái)之間進(jìn)行基板的交接的3根以上的 銷(xiāo)。7. 如權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的基板處理裝置，其特征在于： 所述載置臺(tái)的表面的算術(shù)平均表面粗糙度為IOym以上。8. -種基板處理方法，其用于在真空氣氛下向基板供給處理氣體來(lái)對(duì)所述基板進(jìn)行處 理，所述基板處理方法的特征在于，包括： 將基板載置于設(shè)置在真空容器內(nèi)的基板的載置臺(tái)的步驟； 第一步驟，向載置于所述載置臺(tái)上的基板供給處理氣體，并且將真空容器內(nèi)的設(shè)定壓 力設(shè)定為第一壓力； 第二步驟，在所述第一步驟之后，將所述設(shè)定壓力變更為比第一壓力低的第二壓力;和 第三步驟，在所述第一步驟之后，在將設(shè)定壓力變更為第二壓力前或變更的同時(shí)，用升 降部件使基板從載置臺(tái)上升。9. 如權(quán)利要求8所述的基板處理方法，其特征在于： 在基板被搬入真空容器內(nèi)之后直到該基板被搬出真空容器為止的期間，反復(fù)進(jìn)行多次 包含所述第一步驟和第二步驟的流程。10.如權(quán)利要求9所述的基板處理方法，其特征在于： 所述第一步驟是向基板供給用于形成薄膜的成膜用氣體，接著供給用于將薄膜氮化的 氮化用氣體的步驟， 所述第一壓力是供給氮化用氣體時(shí)的壓力。
【文檔編號(hào)】H01L21/67GK105895559SQ201610090232
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月17日
【發(fā)明人】山﨑英亮, 浦野智也
【申請(qǐng)人】東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社